Выбрать оптимальный режим резания заготовки

Основой для проектирования технически обоснованной нормы времени на операцию служит оптимальный режим резания.

Оптимальным называют такой режим резания, при котором достигаются наименьшие затраты времени на обработку детали и минимальная ее себестоимость.

Под режимом резания понимается совокупность следующих параметров: А) глубина резания;

Б) величина подачи;

В) скорость резания;

Г) частота вращения.

А.) Выбор глубины резания, t

Глубина резания, t — толщина слоя металла, снимаемого за один проход.

Глубина резания в общем виде определяется по формуле:

t=h/i,

где h — припуск на обработку, мм;

i — число проходов.

Припуском h на обработку называется толщина слоя металла, который необходимо снять при обработке поверхности.

Величина припуска на обработку определяется по следующим формулам:

— для продольной обточки

где h1, h2 — припуски на обработку соответственно первой и второй ступеней, мм;

— для торцевой обточки

h = Д / 2.

Число проходов i соответствует числу слоев металла, снимаемых при обработке детали.

Для сокращения времени обработки целесообразно работать с наименьшим числом проходов — i, и наибольшей глубиной резания — t мм.

При черновой обработке припуск на обработку снимается за один проход. При получистовой обработке глубину резания рекомендуется принимать 1 — 4 мм, при чистовой обработке до 5—го класса чистоты глубину резания следует принимать в пределах 0,5 — 2,0 мм.

Б.) Расчет величины подачи, S

Подача резца S — это расстояние его перемещения относительно обрабатываемой детали за один ее оборот, мм/об.

Величина подачи резца определяется по формуле:

S = мм/об,

где Р_z _доп - допускаемое усилие резания, кг;

С_Р_z - коэффициент, характеризующий влияние обрабатываемого материала на величину усилия резания;

t - глубина резания, мм

Х_Pz, У_Pz - показатели степени при глубине резания и подаче, определяющие влияние этих величин на усилие резания.

Значения С_Р_z, Х_Pz, У_Pz приведены в таблице 4.

Таблица 4

Значения коэффициента С_Р_z, и показателей степени Х_Pz, У_Pz

Обрабатываемый материал	Вид обработки	Материал режущей части инструмента	Коэффициент и показатели степени
c_р	x_p	y_p
Сталь конструкционная углеродистая и хромистая =75кгс/мм²	Обточка, расточка Отрезка, подрезка	Быстрорежущая сталь Быстрорежущая сталь		1,0 1,0	0,75 1,0

Допускаемое усилие резания Р_z _доп принимается как минимальное из следующих усилий:

1. максимально допустимое усилие резания станка Р_z _доп = 1300 кг.;

2. усилие, допускаемое прочностью резца, которое может быть рассчитано по формуле:

, кг,

где b- ширина резца, 20 мм;

h- высота резца, 20 мм;

- напряжение, допускаемое материалом резца на изгиб, (20 кг/мм²);

l – вылет резца, (50 мм).

3. усилие, допускаемое жесткостью обрабатываемого материала:

Ру = f*(3*E*Y)/ l в кубе, кг,

где f —стрела прогиба детали, (0,10—0,12 мм);

Е — модуль упругости, (21000 кг/мм кв.); исправить!

Y— момент инерции поперечного сечения детали, (0,05* Д в 4 степени); исправить!

l— длина заготовки, выступающей из патрона, (l2 + 10мм);

l2 — длина детали, мм.

Рассчитанная величина подачи S сравнивается с паспортными данными станка, и для дальнейших расчетов выбирается ближайшее меньшее значение по паспорту станка.

Расчет вертикального усилия резания станка, P_z_,факт

P_z_,факт=C_Pz*t^XPz*S^yPz (кг);

где C_Pz –коэффициент, характеризующий влияние обрабатываемого материала на величину усилия резания (табл. 4);

t — глубина резания, мм;

S — величина подачи резца по паспорту станка, мм/об;

Xp_z, Уp_z, – принимается по табл. 4.

В.) Расчет скорости резания, V

Скоростью резания (V) называется длина пути перемещения инструмента или заготовки в единицу времени в направлении главного движения, в результате которого происходит отделение стружки от заготовки.

По величине глубины резания, подаче и принятой стойкости резца определяют скорость резания:

при продольной обточке (м/мин); исправить!

при отрезке и подрезке

(м/мин); исправить!

где -скорость резания в м/минпри стойкости резца 60 мин;

Т — стойкость резца, Т = 60 мин.

, x_v_, y_v_, m — коэффициент и показатели степени, характеризующие влияние механических свойств обрабатываемого материала, режущей части инструмента;

t - глубина резания, мм;

S - величина подачи, мм/об;

x_v- показатель степени при глубине резания;

y_v- показатель степени при подаче.

Значение коэффициента и показателей степени , , m, определяют экспериментальным путем для каждой марки обрабатываемого металла, вида обработки и материала режущей части инструмента (табл. 5).

Таблица 5

Значения коэффициента и показателей степени при обработке

конструкционных сталей при стойкости резцов 60 мин

Обрабатываемый материал	Вид обработки и подача, мм/об		Коэффициенты и показатели степени
c_v	x_v	y_v	m
Сталь конструкционная, углеродистая и хромистая =75 кгс/мм²	Точение s 0,3 s=0,3…0,75 >0.75			0,15 0,15 0,15 0,15	0,2 0,35 0,45 0,35	0,2 0,2 0,2 0,2
Подрезка и отрезка Без охлаждения

Г.) Расчет количества оборотов(частоты вращения) шпинделя станка

Определяется полезный крутящий момент резания.

Полезный крутящий момент резания М представляет собой произведение усилия резания на удвоенный радиус (или диаметр) заготовки:

М^кр=Р_z*Д/1000*2 (кг*м),

где Р_z - фактическое усилие резания, кг;

Д- диаметр обрабатываемой заготовки, мм.

Полезная (фактическая) мощность станка определяется по формуле:

N_ф=Pz*Vрез / 60*102, кВт

где Pz— фактическое усилие резания, кг;

60,102-переводные коэффициенты соответственно минут в секунды, мощность из кг * м/с в кВт.

Фактическая мощность должна быть равна или меньше эффективной мощности станка:

N_ф N_э^пасп= 8 кВт.

Полученные значения М^кр и N_ф необходимо сопоставить с паспортными данными станка (табл.3). Если полученный расчетом крутящий момент больше допускаемого станком, то режимы резания должны быть выбраны заново. В случае, когда полученная расчетом полезная мощность станка будет больше паспортной N_э^пасп= 8 кВт, то необходимо снизить расчетную скорость резания и установить ее соответственно мощности, допускаемой станком, сохраняя при этом выбранные ранее глубину резания и подачу. Если же ограничений по этому показателю не будет, то количество оборотов шпинделя станка для данного режима резания составит:

, (об/мин);